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invention
Fédération de Russie Patent RU2232903

centrales thermiques catalytiques. réacteur catalytique

centrales thermiques catalytiques. réacteur catalytique

Nom de l'inventeur: Polivoda AI (RU); Polivoda FA (RU); Choi AD (RU); Choi KA (RU)
Le nom du titulaire du brevet: Choi Konstantin (RU)
Adresse de correspondance: 105425, Moscou, lilas Boulevard, 12, bâtiment 1, kv.50, pat.pov. TG Goryachkina, reg. №152
Date de début du brevet: 15.02.2000

L'invention concerne des unités de centrales thermiques pour la production d'énergie respectueuse de l'environnement et la fourniture de chaleur. Centrale thermique se compose du réacteur catalytique "lit fluidisé fluidisé», un turbodétendeur à un générateur d'énergie, d'échangeurs de chaleur à régénération disposés en série, ou d'un condenseur refroidi à l'air classique. En parallèle, l'échangeur de chaleur à régénération supplémentaire à travers le commutateur de dérivation est connecté thermalclamping échangeur de chaleur, qui résume l'installation de chauffage de la conduite. Le commutateur de dérivation est utilisé pour réguler l'énergie thermique à la sélection par l'utilisateur. Le réacteur est constitué d'un corps creux, dont le fond est placé au-dessus de la grille de distribution de gaz "bullage couche fluidifiée", comme des serpentins à vapeur, un surchauffeur partiellement immergé dans le lit fluidisé, le gaz de combustion de régénérateur. L'affaire est faite avec isolation écran vide. L'invention permet la création de totalement autonome écologique catalytique CHP résoudre le problème de la décentralisation approvisionnement de la population chaleur et d'électricité.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne les centrales électriques respectueuses de l' environnement pour la production d' électricité et de chaleur des consommateurs, notamment en tant que centrales de remplacement. L'invention peut être utilisé comme une base pour les centrales électriques autonomes mobiles rapide des mini pour les objets industriels et ménagers, ainsi que dans les cas d'urgence et de puissance de pointe dans les systèmes électriques.

Comme un analogue de la suggestion adoptée plante connue d'énergie solaire combiné comprenant une boucle de transfert de chaleur circulant à partir de l'unité spéculaires concentrateur d'énergie solaire parabolique et de la photothermique à haute température et des générateurs de chaleur photovoltaïques équipés d'une source redondante de chaleur pour la production d'énergie dans le cycle de vapeur d'eau dans un réacteur catalytique à l'aide d'échangeurs de chaleur en coupe avec des conducteurs de la chaleur d'absorption. La centrale est équipée du moteur sous la forme de machine à vapeur rotative volumétrique (turbo expander) a des avantages sur la turbine en termes de fiabilité et de métal (brevet RF №2111422, publ. 20.05.98 ville).

Les inconvénients de l'analogique est une grande zone de récepteurs d'énergie solaire, le coût élevé de l'équipement, une grande agglomération avec une diminution de l'efficacité de l'utilisation des terres.

En tant que catalyseur centrale thermique prototype avec la centrale à cycle de vapeur est pris avec un cycle de vapeur combinée, qui comprend un circuit vapeur-liquide-vapeur avec un fluide de travail constitué d'un réacteur catalytique, turbo expander avec générateur de puissance, le refroidissement du condenseur, la pompe d'alimentation, l'échangeur de chaleur régénératif (brevet RF №2122642, publ. 27/11/98). puissance connue exclut la pollution atmosphérique avec des oxydes d'azote, de soufre, etc. benzopyrène, ce qui augmente le respect de l'environnement de la production d'énergie électrique. Les inconvénients du prototype comprennent une grande complexité technique de création panneau des générateurs de chaleur catalytiques de haute performance. La nécessité d'un remplacement fréquent des panneaux réguliers, le catalyseur imprégné complique le fonctionnement de la centrale électrique, augmente le coût de l'électricité.

En tant que réacteur catalytique prototype - le générateur de vapeur est prélevé réacteur catalytique qui met en oeuvre un procédé catalytique pour la combustion de combustibles, comprenant un corps creux à l'intérieur duquel la partie inférieure de la grille de distribution de gaz située catalyseur suspension de culot en suspension "lit d'ébullition fluidisé" supporte, le conduit central d'évacuation des gaz (cf. . un exemple de la méthode proposée dans le fascicule du brevet de la Fédération de Russie №826798, publ. 30.05.83 ville).

L'inconvénient de cette est l'incapacité du réacteur catalytique pour produire de la vapeur, en particulier avec les paramètres surchauffée nécessaires pour la machine à vapeur.

Le résultat technique de l'invention revendiquée est de fournir une solution du problème de la chaleur décentralisée et la puissance de la population et des installations industrielles, la simplification de la conception, le fonctionnement, l'efficacité accrue (pour l'utilisation de l'énergie thermique dans le carburant) CHP catalytique entièrement autonome, assurer la propreté de l'environnement de la chaleur et de l'électricité.

Le résultat technique est obtenu par la centrale thermique connu avec le cycle de vapeur, y compris le circuit d'alimentation de vapeur avec un fluide de travail liquide-vapeur constitué d'un réacteur catalytique, turbodétendeur à un générateur électrique, d'un condenseur de refroidissement, la pompe à condensat, un échangeur de chaleur à régénération, équipé d'un échangeur de chaleur à régénération supplémentaire monté en série avec le premier et l'échangeur de chaleur de chauffage urbain avec un système de vannes de dérivation installés dans l'échangeur de chaleur à régénération supplémentaire en parallèle, d'une entrée supplémentaire de l'échangeur de chaleur à régénération est reliée à la sortie d'un turbodétendeur, et la sortie à travers le condenseur à air et le condensat pompe - à la partie la plus froide de l'échangeur supplémentaire de chaleur à régénération, une sortie de réacteur catalytique est reliée à l'entrée du premier étage de détente turbo expandeur.

Dans un réacteur catalytique constitué d'un corps creux, à l'intérieur duquel la partie inférieure de la grille de distribution de gaz situé "lit d'ébullition fluidisé" catalyseur en suspension de granulés soutient, le tuyau central pour décharger le gaz est entré dans le générateur de vapeur, surchauffeur et régénérateur gaz de combustion surchauffeur est tubulaire et partiellement logé dans la partie supérieure "d'un lit d'ébullition fluidisé" partiellement au-dessus, le générateur de vapeur se présente sous la forme de spires disposées de manière concentrique autour du tube central dans la partie supérieure du corps creux, le gaz de combustion de régénérateur relié au tube central, le récipient du réacteur présente une isolation écran vide.

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L'essence de l'invention proposée est illustrée par les dessins. La figure 1 montre un schéma général de catalyseur centrale thermique, Figure 2 - conception du réacteur catalytique schématique.

Le catalyseur comprend un réacteur catalytique centrale thermique 1, un turbodétendeur 2, qui peut être à plusieurs étages, par exemple trois premier étage de détente et une étape d'expansion subséquente 4. turbo arbre d'expansion 2 est une génératrice électrique 5. La sortie du turbo premier étage d'expansion d'expansion 3 2 reliée à l'entrée du premier échangeur de chaleur régénératif 6, suivie par la phase d'extension de sortie 4 est reliée à un échangeur supplémentaire de régénération de chaleur 7. en parallèle, un échangeur supplémentaire de chaleur à régénération 7 à travers le système (interrupteur de by-pass) avec des soupapes de dérivation connectés échangeur de thermalclamping 9, qui sert à la sélection de l'énergie thermique, qui est, elle résume l'installation de chauffage de la conduite. Le commutateur de dérivation est utilisé pour la commande d'extraction de chaleur au consommateur. Rendement supplémentaire échangeur de chaleur à régénération 7 par l'intermédiaire du commutateur de dérivation 8 est relié à un système à air ou un refroidissement du condenseur 10 classique dont la sortie, à son tour, par l'intermédiaire d'une pompe à condensât 11, le système d'échangeurs de chaleur à régénération 6 et 7 associés à l'entrée du réacteur catalytique. Dans l'échangeur de chaleur de cogénération 9 du fluide de travail peut passer dans la phase liquide, d'une entrée d'arrivée et la pompe à condensât 11.

Le réacteur 1 est constitué d'un corps creux 12 à l'intérieur duquel la partie inférieure de l'intervalle par rapport à la partie inférieure du boîtier 12 est installée une grille de distribution de gaz 13. Au-dessus de la grille de distribution de gaz placé 13 "lit d'ébullition fluidisé" 14 des suspensions en suspension des granules de support de catalyseur. La partie supérieure du corps creux 12 est un tube central 15 est destiné à dévier les gaz d'échappement. Autour du tube central 15 est un générateur de vapeur 16 qui est conçu comme bobine plusieurs de tuyaux disposés de manière concentrique autour du tuyau central 15. Le générateur de vapeur 16 de la poitrine à la vapeur 17, qui est monté dans la cavité de la cheminée Voyage de gaz. Les bobines sont connectées au fond du collecteur de condensat 18. Dans le conduit central 15 est partiellement immergé dans le «point d'ébullition couche fluidifiée" tube de surchauffeur 19 qui est réalisé sous la forme d'une bobine. Surchauffeur 19 réacteur catalytique 1 est relié par un conduit à l'entrée du moteur à vapeur, par exemple un turbodétendeur (dans ce cas). Le réacteur est équipé d'un régénérateur 20 de combustion (gaz d'échappement) de gaz. Le boîtier 12 comprend une isolation écran vide.

catalyseur Powered et le réacteur catalytique CHP suit.

Travailler catalytique centrale thermique basée sur l'utilisation de l'énergie du cycle de vapeur thermodynamique avec un moteur à vapeur principalement comme un turbo détendeur 2 et le réacteur catalytique 1. Saturé ou la vapeur surchauffée à haute pression et de la température (fluide de travail en deux phases) est alimenté par pipeline à l'entrée de la phase d'expansion en plusieurs étapes premier rotor 3, en en général, un turbodétendeur 2, dans lequel l'arbre est un générateur électrique 5. la sortie du premier turbo étage détendeur 3 2 de vapeur pénètre dans le premier échangeur de chaleur 6 condensation de chauffage à récupération, puis passe à la vapeur phase d'expansion rotors aval 4 turbodétendeur 2. Après les rotors d'expansion I et niveau II et le travail mécanique sur la vapeur pénètre dans le second échangeur de chaleur régénératif 7, où il donne une partie de la condensation de la chaleur. En parallèle avec l'échangeur de chaleur supplémentaire 7 par l'intermédiaire du commutateur de dérivation 8 est relié échangeur thermalclamping 9, qui sert à la sélection de l'énergie thermique, à savoir à elle résume l'installation de chauffage de la conduite. Le commutateur de dérivation 8 est utilisé pour contrôler l'énergie thermique à la sélection par l'utilisateur. À partir de la sortie du fluide commutateur de dérivation 8 travaillant dans une phase de vapeur d'eau pénètre dans l'air ou dans un condenseur traditionnel 10 dans le système de refroidissement 7 dans lequel la condensation de vapeur d'eau dans le condensat liquide du condensat pompé (nutriments), d'une pompe 11 à travers un système d'échangeurs de chaleur 6 et 7 à l'entrée du réacteur catalytique 1. Ainsi, les consommateurs avec une production électrique 5 est fourni l'électricité, et la sortie du serpentin de chauffage 9, le consommateur entre dans l'eau chaude pour le chauffage. La vapeur d'eau ou de fluide de travail organique et R216, etc., peuvent être utilisés comme fluide de travail dans la puissance thermique catalytique. En hiver, l'extraction de chaleur avantageusement, le mode de puissance thermique catalytique commutateur de dérivation 8 comprend un cycle d'alimentation de vapeur thermalclamping échangeur 9 et désactive le second échangeur de chaleur à régénération 7. Dans ce mode, travailler thermiques capacité centrale électrique augmente et diminue électrique et décharge de l'énergie thermique à travers un système de refroidissement du condenseur 10 peut être réduit à zéro, et la condensation de la vapeur est réalisée dans l'échangeur de chaleur de chauffage 9. en fonctionnement d'été l'échangeur de chaleur 9 est éteint et allumé l'échangeur de chaleur 7. Dans le même temps l'énergie électrique est centrale électrique maximale qui nécessite des années de fonctionnement de climatisation électrique dans les bâtiments. Dans les saisons de printemps et d'automne sont possibles modes intermédiaires de puissance due à la redistribution des flux de chaleur entre le condenseur 10 et l'échangeur de chaleur 9 via le commutateur de dérivation 8 sur l'ensemble horaire de la charge thermique et électrique du consommateur programme.

Le réacteur 1 est conçu pour produire de la vapeur saturée ou surchauffée avec les paramètres nécessaires pour une utilisation dans les moteurs à vapeur d'un générateur électrique dans la production d'électricité et de chaleur. Les travaux réacteur catalytique 1 est basée sur la combustion à basse température 650-800ºS combustible liquide ou gazeux en présence d'un catalyseur supporté sur la surface de la granulométrie de la matière poreuse à 4 mm. Lorsque les conditions de combustion à basse température se posent pour la formation d'émissions nocives, principalement Nox et benzopyrène. Le réacteur catalytique 1 à travers une grille de distribution de gaz 13, alimenté en air, en soulevant avec la couche de catalyseur des granules, tandis que les granulés commencent à se déplacer de façon aléatoire, formant la "couche fluidisé bouillonnant" soi-disant 5. Ensuite, la couche est amenée par l'intermédiaire d'injecteurs de carburant, qui commence alors à brûler au feu granulés pores de surface. Dans la partie supérieure du réacteur est un tube central 15 à travers lequel passent les gaz d'échappement. l'eau ou un autre fluide de travail est chauffé dans les gaz de combustion du générateur de vapeur bobines 16, tandis que la vapeur produite est collectée dans le tambour de vapeur 17 est situé dans la partie supérieure du réacteur 1. Dans le tambour de vapeur 17, de la vapeur sous pression entre dans le surchauffeur 19. La vapeur d'eau dans le surchauffeur 19 est dans le protivohod off gaz. Surchauffeur 19 sa partie inférieure est immergée dans le «point d'ébullition couche fluidifiée" 14, ce qui permet l'utilisation du rayonnement infrarouge produit par oxydation catalytique, en augmentant ainsi l'efficacité du réacteur. Du surchauffeur 19 est alimentée par l'intermédiaire des paires de lignes à l'entrée du moteur à vapeur, réalisée sous la forme d'une turbine ou de préférence (dans ce cas), un turbodétendeur ou un autre consommateur. Le réacteur est structurellement combinée avec le gaz de combustion de régénérateur pour préchauffer le carburant 20 et l'air. Le corps 12 du réacteur 1 comprend une isolation écran vide 21, évite la perte de chaleur radiatif. Le réacteur 1 peut être utilisé dans divers types de matières gazeuses, liquides et combustibles solides. Ceux-ci peuvent être du gaz naturel et de gaz liquéfié, hydrocarbures liquides et solides, y compris le kérosène, le gazole, la paraffine lourde, le mazout, le pétrole brut, et un des combustibles solides granulaires - le charbon, le schiste, la tourbe, le bois. Un autre avantage de l'environnement du travail du réacteur catalytique est l'effet de "auto-nettoyage" par la combustion du mazout et de paraffine solide lourde chaleur, le soufre, qui est dans le processus d'oxydation catalytique et à l'abrasion des granulés prend en laitier déposé dans le cyclone. Scorie en tant que matière première précieuse peut être utilisé dans l'industrie de la construction.

REVENDICATIONS

1. La centrale thermique du cycle du catalyseur avec de la vapeur, de la vapeur en circuit, comprenant un séparateur vapeur-liquide, milieu constitué d'un réacteur catalytique couplée à une entrée d'un générateur de puissance d'un turbodétendeur, l'échangeur de chaleur régénératif, du condenseur refroidi par air, passage à travers lequel du condensat pompe est reliée à une entrée du réacteur catalytique et thermalclamping travaillant l'échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu 'il est muni d'un échangeur de chaleur à régénération supplémentaire monté en série avec le premier échangeur de chaleur de cogénération comporte un système de vannes de dérivation (bypass), l'entrée de l'échangeur de chaleur à régénération supplémentaire relié à la turboekspadera de sortie et de sortie - par le biais du commutateur de dérivation avec un condenseur à air, thermalclamping un échangeur de chaleur raccordé à l'entrée de la pompe à condensat.

2. Le réacteur catalytique constitué d'un corps creux à l'intérieur duquel la partie inférieure est située au-dessus de la grille de distribution de gaz "bullage couche fluidifiée" en suspension granulés de support de catalyseur en suspension, la conduite centrale pour les gaz brûlés, caractérisé en ce qu 'il est muni d'un générateur de vapeur, le surchauffeur de vapeur et le régénérateur les gaz de combustion, dans lequel le générateur de vapeur est sous la forme de bobines disposées de façon concentrique autour d'un tube central dans la partie supérieure à l'intérieur du surchauffeur de corps creux est réalisé sous la forme d'une bobine, il est partiellement immergé dans un "lit fluidisé fluidisé", avec les gaz d'échappement du régénérateur de combustion est relié au tube central, et le corps a une isolation écran vide.

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Date de publication 14.02.2007gg